JP7181099B2 - ホーニングツール - Google Patents

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本発明は、ホーニングツールに関する。
細長の筒形ホーニング組立体と、長尺の筒状であり筒形ホーニング組立体の内部に配置された研削スリーブ部材と、研削スリーブ部材の内側に配置された拡張部材と、案内部材と、を備えるホーニングマンドレルが提案されている(例えば特許文献1参照)。ここで、研削スリーブ部材は、その長手方向に沿って溝孔が形成されており、内側に配置された拡張部材により溝孔が広がる形で拡張可能となっている。筒形ホーニング組立体は、円筒状のケージ部材と、ケージ部材の一端部からケージ部材の筒軸方向に延在する複数の指とを備える。そして、研削スリーブ部材は、その研削ホーニング面が周方向で隣り合う2つの指の間から外側に露出した状態で筒形ホーニング組立体の内側に配置される。案内部材は、研削スリーブ部材が筒形ホーニング組立体の内側に配置された状態で複数の指それぞれの先端部に固定される。これにより、研削スリーブ部材の筒形ホーニング組立体の筒軸方向への移動が規制されている。
特開平6-312363号公報
ところで、ホーニング加工では、ワークの加工孔の形状に応じて砥石の研削面と加工孔の内面との接触面積を変更が要請される場合がある。この場合、砥石をその形状または大きさが異なる他の砥石に交換する必要がある。この場合、特許文献1に記載されたホーニングマンドレルの場合、加工対象となるワークの種類の変更に伴い、例えば研削スリーブを長さの異なるものに交換する必要が生じると、研削スリーブ部材のみならず、筒形ホーニング組立体および案内部材まで交換後の研削スリーブ部材に適応するものに交換する必要がある。従って、特に、少量多品種のワークをホーニング加工する現場では、ワークに応じた複数種類の研削スリーブ部材のみならず、それらに適応する筒形ホーニング組立体および案内部材まで交換頻度が増大するとともに管理すべき部品点数も増大するので、作業者の作業負担および管理負担が増大してしまう。
本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、作業者の作業負担および管理負担が軽減されるホーニングツールを提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明に係るホーニングツールは、
ホーニング加工装置の回転主軸の先端部に取り付けられ、ワークの加工孔の内面をホーニング加工するホーニングツールであって、
研削面と前記研削面とは反対側に前記研削面に対して傾斜した第1テーパ面とを有する研削部と、
長尺の筒状であり、筒軸方向の一端部に、前記筒軸方向に沿って延在し、前記第1テーパ面が前記筒軸方向の一端側へ向かうほど筒軸に近づく姿勢で前記第1テーパ面側が内側に配置されるように前記研削部が挿通されるスリットが設けられるとともに、前記筒軸方向の他端部が前記回転主軸に固定されるツール本体と、
棒状であり、長手方向に沿ったいずれか一方の端部に向かうほど長手方向に沿った中心軸に近づくように傾斜した第2テーパ面を有するとともに、前記第2テーパ面が前記第1テーパ面に面接触するように前記ツール本体の内側に挿通される拡張ロッドと、
前記研削部に前記ツール本体の前記筒軸方向の他端側で隣接するように前記ツール本体に取り付けられ、前記研削部の前記筒軸方向に直交する方向への移動を案内する第1案内部材と、
前記研削部に前記ツール本体の前記一端側で隣接するように前記ツール本体に取り付けられ、前記研削部の前記筒軸方向に直交する方向への移動を案内する第2案内部材と、を備え、
前記第1案内部材の前記ツール本体への取り付け位置は、前記筒軸方向において変更可能である。
本発明によれば、第1案内部材のツール本体への取り付け位置が、ツール本体の筒軸方向において変更可能である。これにより、第1案内部材のツール本体への取り付け位置を変更するだけで、研削部を長さの異なる研削部に交換することができるので、長さの異なる研削部に交換する際の交換部品の点数が低減される。従って、研削部を長さの異なる研削部に交換する際の作業者の作業負担および交換部品の管理負担が軽減される。
本発明の実施の形態に係るホーニング加工装置の概略図である。 (A)は実施の形態に係るホーニングツールの一部を示す断面図であり、(B)は(A)のA-A線における断面矢視図である。 実施の形態に係るホーニングツールの一部を示す分解斜視図である。 (A)は実施の形態に係るホーニングツールの一部を示す断面図であり、(B)実施の形態に係るホーニングツールにおいて(A)に示す研削部と長さの異なる研削部を装着した様子を示す断面図であり、(C)は実施の形態に係るホーニングツールにおいて(B)に示す研削部と筒軸方向に直交する方向の長さが異なる研削部を装着した様子を示す断面図である。 (A)は変形例に係るホーニングツールの一部を示す斜視図であり、(B)は変形例に係るホーニングツールの一部を示す断面図である。
以下、本発明の実施の形態に係るホーニングツールについて、図面を参照しながら説明する。本実施の形態に係るホーニングツールは、ホーニング加工装置の回転主軸の先端部に取り付けられ、ワークの加工孔の内面をホーニング加工するものである。ホーニングツールは、研削部とツール本体と拡張ロッドと第1案内部材と第2案内部材とを備える。研削部は、研削面と研削面とは反対側に研削面に対して傾斜した第1テーパ面とを有する。ツール本体は、長尺の円筒状であり、筒軸方向の一端部に、筒軸方向に沿って延在するスリットが設けられるとともに、筒軸方向の他端部が回転主軸に固定される。ここで、研削部は、第1テーパ面が筒軸方向の一端側へ向かうほど筒軸に近づく姿勢で第1テーパ面側がツール本体の内側に配置されるようにスリットに挿通される。拡張ロッドは、棒状であり、先端側に向かうほど長手方向に沿った中心軸に近づくように傾斜した第2テーパ面を有するとともに、第2テーパ面が研削部の第1テーパ面に面接触するようにツール本体の内側に挿通される。第1案内部材は、研削部におけるツール本体の他端側に隣接するようにツール本体に取り付けられ、研削部の筒軸方向に直交する方向への移動を案内する。第2案内部材は、研削部におけるツール本体の一端側で隣接するようにツール本体に取り付けられ、研削部の筒軸方向に直交する方向への移動を案内する。そして、第1案内部材は、ツール本体の筒軸方向におけるツール本体への取り付け位置が変更可能である。
図1に示すように、本実施の形態に係るホーニング加工装置100は、ワークWの加工孔Whの内壁Waを加工するものであり、ホーニングツール1と、回転主軸2と、回転駆動部5と、往復駆動部4と、拡張駆動部6と、機体3と、を備える。図1では、ワークWが、その加工孔Whの中心軸J10と回転主軸2の中心軸J0とが一致する姿勢で配置されている。回転主軸2は、機体3に支持され中心軸J0周りに回転可能となっている。回転駆動部5は、回転主軸2を回転させる。往復駆動部4は、回転主軸2を鉛直方向に往復移動させる。拡張駆動部6は、後述する拡張ロッド11を介して砥石を拡張移動させる。機体3は、回転主軸2とともに、回転駆動部5、往復駆動部4および拡張駆動部6を支持する。
ホーニングツール1は、図2(A)および(B)に示すように、研削部13と、ツール本体12と、拡張ロッド11と、第1案内部材14と、第2案内部材15と、ナット161、162と、アダプタ部20と、を備える。なお、図2(A)乃至図5(B)におけるZ軸方向は、後述するツール本体12の筒軸J1方向および拡張ロッド11の中心軸J2方向と一致しているものとする。アダプタ部20は、回転主軸2の下端部に対向する側に設けられた螺子孔211に螺着された螺子201を介して回転主軸2の下端部に着脱自在に装着されている。また、アダプタ部20は、アダプタ部20にツール本体12を固定するための螺子孔212、213と各螺子孔212、213に螺着される螺子202、203とを有する。
研削部13は、図3に示すように、四角柱状の砥石131と、板状であり端面において砥石131が結合された砥石台132と、を有する。砥石131は、微小なダイヤモンド砥粒、CBN砥粒等が結合材料により結合されたものである。砥石台132は、アルミニウム、鋼等の金属またはエポキシ樹脂、フェノ-ル樹脂等の樹脂材料から形成されている。研削部13は、砥石131の一部でありワークWの加工孔Whの内壁Waに沿った研削面13aと、研削面13aとは反対側に設けられ研削面13aに対して傾斜した砥石台132の一部である第1テーパ面13bと、を有する。
ツール本体12は、長尺の円筒状であり、筒軸J1方向の一端部、即ち、-Z方向側の端部に、筒軸J1方向に沿って延在するスリット12aが設けられている。また、ツール本体12では、筒軸J1方向の他端部、即ち、+Z方向側の端部が、アダプタ部20を介して回転主軸2に固定される。また、ツール本体12における+Z方向側の端部には、凹部12dと切欠部12eとが設けられている。更に、ツール本体12は、スリット12aの+Z方向側に設けられた第1雄螺子部12bと、スリット12aの-Z方向側に設けられた第2雄螺子部12cと、を有する。スリット12aは、図2(B)に示すように、筒軸J1周りに等間隔に4つ設けられている。そして、図2(A)に示すように、研削部13は、第1テーパ面13bが-Z方向側へ向かうほど筒軸J1に近づく姿勢で第1テーパ面13b側がツール本体12の内側に配置されるように、スリット12aに挿通されている。また、ツール本体12の+Z方向側の端部は、アダプタ部20の螺子202の先端部がツール本体12の切欠部12eに係合し、螺子203の先端部がツール本体12の凹部12dに嵌入された状態でアダプタ部20に固定される。また、ツール本体12の内側には、拡張ロッド11の+Z方向への移動範囲を規制するための段部12fが設けられている。
図3に戻って、拡張ロッド11は、長尺の棒状であり、先端側、即ち、-Z方向側に向かうほど長手方向に沿った中心軸J2に近づくように傾斜した第2テーパ面11aを有する。拡張ロッド11は、前述の拡張駆動部6に接続され、拡張駆動部6によりZ軸方向に沿って移動される。第2テーパ面11aは、拡張ロッド11の中心軸J2周りの周方向において等間隔に4つ設けられている。また、拡張ロッド11は、ツール本体12の内側に挿通された状態で拡張ロッド11の+Z方向への移動範囲を制限するための移動制限部11cと、研削部13を中心軸J2に沿った方向へ案内する案内部11bと、を有する。拡張ロッド11は、ツール本体12の内側において移動制限部11cがツール本体12の段部12fよりも-Z方向側に位置するようにツール本体12内に挿入されている。そして、例えば拡張ロッド11が+Z方向へ移動して移動制限部11cの+Z方向側の端部が段部12fに当接した状態になると、拡張ロッド11の+Z方向への移動が規制される。案内部11bは、拡張ロッド11の中心軸J2周りの周方向において隣り合う2つの第2テーパ面11aの間から中心軸J2に直交する方向へ突出した部分から構成されている。そして、拡張ロッド11は、図2(A)に示すように、第2テーパ面11aが研削部13の第1テーパ面13bに面接触するようにツール本体12の内側に挿通されている。
ここで、拡張ロッド11が-Z方向へ移動すると、研削部13が外側へ押し出される。一方、拡張ロッド11が+Z方向へ移動すると、第1テーパ面13bと第2テーパ面11aとが例えば潤滑油を介在した状態で面接触していることに起因して、研削部13がツール本体12の内側へ引き戻される。
第1案内部材14は、研削部13における+Z方向側に隣接するようにツール本体12に取り付けられ、研削部13の筒軸J1方向に直交する方向への移動を案内する。また、第2案内部材15は、研削部13における-Z方向側で隣接するようにツール本体12に取り付けられ、研削部13の筒軸J1方向に直交する方向への移動を案内する。第1案内部材14および第2案内部材15は、図3に示すように、いずれも筒状である。第1案内部材14は、円筒状であり、外径が+Z方向側に向かって縮径している縮径部14bを有する。また、第2案内部材15は、円筒状であり、外径が-Z方向側に向かって縮径している縮径部15bを有する。
第1案内部材14は、図2(A)に示すように、ツール本体12に取り付けられた状態における+Z方向側の端部にツール本体12の第1雄螺子部12bに螺合する第1雌螺子部14aを有し、-Z方向側の端部が研削部13に当接している。また、第2案内部材15は、ツール本体12に取り付けられた状態における-Z方向側の端部にツール本体12の第2雄螺子部12cに螺合する第2雌螺子部15aを有し、+Z方向側の端部が研削部13に当接している。ここで、ツール本体12の第1雄螺子部12bの筒軸J1方向の長さは、第1案内部材14の第1雌螺子部14aの筒軸J1方向の長さよりも長い。これにより、第1案内部材14の第1雌螺子部14aがツール本体12の第1雄螺子部12bに螺合した状態を維持しつつ、第1案内部材14のツール本体12への取り付け位置が、筒軸J1方向において変更可能となっている。
ナット161は、第1案内部材14の+Z方向側に隣接した状態でツール本体12の第1雄螺子部12bに螺合している。これにより、ホーニングツール1の使用中における第1案内部材14の+Z方向側への移動が規制される。また、ナット162は、第2案内部材15の-Z方向側に隣接した状態でツール本体12の第2雄螺子部12cに螺合している。これにより、ホーニングツール1の使用中における第2案内部材15の-Z方向側への移動が規制される。
例えば図4(A)に示すように、研削部13の筒軸J1方向における長さL1が、スリット12aの筒軸J1方向における長さL0よりも短いとする。この場合、第1案内部材14は、その第1雌螺子部14aがツール本体12の第1雄螺子部12bにおける-Z方向側の端部に螺合した状態で、ツール本体12に取り付けられる。一方、図4(B)に示すように、研削部413の筒軸J1方向における長さL4が、図4(A)の研削部13の筒軸J1方向の長さよりも長く、スリット12aの筒軸J1方向における長さL0よりも短いとする。なお、図4(B)において図4(A)と同様の構成については図4(A)と同一の符号を付している。研削部413は、研削部13と同様に、砥石4131と砥石台4132とを有する。この場合、第1案内部材14は、その第1雌螺子部14aがツール本体12の第1雄螺子部12bにおけるZ軸方向における中央部に螺合した状態で、ツール本体12に取り付けられる。このように、第1案内部材14のツール本体12への取付位置を変更するだけで、筒軸J1方向の長さが互いに異なる研削部13、413をツール本体12へ取り付けることができる。
また、図4(C)に示すように、研削部513の筒軸J1に直交する方向の長さが、図4(B)に示す研削部413の筒軸J1に直交する方向の長さよりも長いとする。なお、図4(C)において図4(B)に示す構成と同様の構成については図4(B)と同一の符号を付している。研削部513は、砥石4131と砥石台5132とを有し、砥石台5132の幅が、図4(B)に示す砥石台4132の幅よりも長い。この場合、図4(B)に示す第1案内部材14および第2案内部材15の直径D1に比べて長い直径D5を有する第1案内部材514および第2案内部材515がツール本体12に取り付けられる。ここで、第1案内部材514は、その第1雌螺子部514aがツール本体12の第1雄螺子部12bに螺合した状態でツール本体12に取り付けられる。また、第2案内部材515は、その第2雌螺子部515aがツール本体12の第2雄螺子部12cに螺合した状態でツール本体12に取り付けられる。従って、研削部413を、研削部413とは筒軸J1方向に直交する方向の長さが異なる研削部513に交換する場合、第1案内部材14および第2案内部材15を第1案内部材514および第2案内部材515に交換すればよい。
以上説明したように、本実施の形態に係るホーニングツール1では、第1案内部材14のツール本体12の筒軸J1方向におけるツール本体12への取り付け位置が変更可能である。これにより、第1案内部材14のツール本体12への取り付け位置を変更するだけで、研削部13を長さの異なる研削部413、513に交換することができるので、研削部13を長さの異なる研削部413、513に交換する際の交換部品の点数が低減される。従って、研削部13を長さの異なる研削部413、513に交換する際の作業者の作業負担および交換部品の管理負担が軽減される。
また、本実施の形態に係るツール本体12は、第1雄螺子部12bを有し、第1案内部材14が、第1雄螺子部12bに螺合する第1雌螺子部14aを有する。そして、第1雄螺子部12bの筒軸J1方向における長さは、第1雌螺子部14aの筒軸J1方向における長さよりも長い。これにより、第1案内部材14が第1雄螺子部12bおよび第1雌螺子部14aを介してツール本体12に堅固に取り付けられた状態を維持しつつ第1案内部材14のツール本体への取付位置を変更することができる。従って、研削部13を長さの異なる研削部413、513に容易に交換できる構成としつつ、ホーニングツール1の使用中における第1案内部材14の取付位置の変動が抑制されるという利点がある。
更に、本実施の形態に係るツール本体12は、第2雄螺子部12cを有し、第2案内部材15が、第2雄螺子部12cに螺合する第2雌螺子部15aを有する。これにより、第2案内部材15をツール本体12から容易に取り外すことができるので、第2案内部材15の交換作業が容易になるという利点がある。
また、拡張ロッド11は、研削部13を中心軸J2に沿った方向へ案内する案内部11bを有する。これにより、研削部13が中心軸J2に沿った方向と交差する方向へ移動することに起因した研削部13の破損の発生が抑制される。
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は前述の実施の形態の構成に限定されるものではない。例えば、図5(A)および(B)に示すように、研削部613をツール本体12の筒軸J1に近づく方向へ付勢する付勢部材617を備えるホーニングツールであってもよい。なお、図5(A)および(B)において、実施の形態と同様の構成については図2(A)および(B)並びに図3と同一の符号を付している。研削部613は、四角柱状の砥石6131と、板状であり砥石6131が結合される端面側に切欠部6133が設けられた砥石台6132と、を有する。付勢部材617は、例えばエラストマのような弾性材料から形成された環状の部材である。付勢部材617は、図5(B)に示すように、研削部613の砥石台6132の切欠部6133に掛止された状態で配置される。
本構成によれば、ホーニングツールの使用中における研削部613のツール本体12からの脱落を防止できる。
実施の形態では、拡張ロッド11が、長尺の棒状であり、先端側、即ち、-Z方向側に向かうほど長手方向に沿った中心軸J2に近づくように傾斜した第2テーパ面11aを有する例について説明した。但し、拡張ロッドの形状はこれに限定されない。例えば、拡張ロッドが、長尺の棒状であり、基端側、即ち、+Z方向側に向かうほど長手方向に沿った中心軸J2に近づくように傾斜した第2テーパ面を有するものであってもよい。
以上、本発明の実施の形態および変形例(なお書きに記載したものを含む。以下、同様。)について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。本発明は、実施の形態および変形例が適宜組み合わされたもの、それに適宜変更が加えられたものを含む。
本発明は、少量多品種のワークについてホーニング加工を実施するホーニング加工装置に装着されるホーニングツールとして好適である。
1:ホーニングツール、2:回転主軸、3:機体、4:往復駆動部、5:回転駆動部、6:拡張駆動部、11:拡張ロッド、11a:第2テーパ面、11b:案内部、11c:移動制限部、12:ツール本体、12a:スリット、12b:第1雄螺子部、12c:第2雄螺子部、12d:凹部、12e,6133:切欠部、12f:段部、13,413,513,613:研削部、13a:研削面、13b:第1テーパ面、14,514:第1案内部材、14a,514a:第1雌螺子部、14b,15b:縮径部、15,515:第2案内部材、15a,515a:第2雌螺子部、20:アダプタ部、100:ホーニング加工装置、131,4131,6131:砥石、132,4132,5132,6132:砥石台、161,162:ナット、201,202,203:螺子、211,212,213:螺子孔、617:付勢部材、J0,J2,J10:中心軸、J1:筒軸、W:ワーク、Wa:内壁、Wh:加工孔

Claims (5)

  1. ホーニング加工装置の回転主軸の先端部に取り付けられ、ワークの加工孔の内面をホーニング加工するホーニングツールであって、
    研削面と前記研削面とは反対側に前記研削面に対して傾斜した第1テーパ面とを有する研削部と、
    長尺の筒状であり、筒軸方向の一端部に、前記筒軸方向に沿って延在し、前記第1テーパ面が前記筒軸方向の一端側へ向かうほど筒軸に近づく姿勢で前記第1テーパ面側が内側に配置されるように前記研削部が挿通されるスリットが設けられるとともに、前記筒軸方向の他端部が前記回転主軸に固定されるツール本体と、
    棒状であり、長手方向に沿ったいずれか一方の端部に向かうほど長手方向に沿った中心軸に近づくように傾斜した第2テーパ面を有するとともに、前記第2テーパ面が前記第1テーパ面に面接触するように前記ツール本体の内側に挿通される拡張ロッドと、
    前記研削部に前記ツール本体の前記筒軸方向の他端側で隣接するように前記ツール本体に取り付けられ、前記研削部の前記筒軸方向に直交する方向への移動を案内する第1案内部材と、
    前記研削部に前記ツール本体の前記一端側で隣接するように前記ツール本体に取り付けられ、前記研削部の前記筒軸方向に直交する方向への移動を案内する第2案内部材と、を備え、
    前記第1案内部材の前記ツール本体への取り付け位置は、前記筒軸方向において変更可能である、
    ホーニングツール。
  2. 前記ツール本体は、前記スリットの前記他端側に設けられた第1雄螺子部を有し、
    前記第1案内部材は、筒状であり、前記ツール本体に取り付けられた状態における前記ツール本体の前記他端側の端部に前記第1雄螺子部に螺合する第1雌螺子部を有するとともに、前記ツール本体の前記一端部側の端部が前記研削部に当接し、
    前記第1雄螺子部の前記筒軸方向における長さは、前記第1雌螺子部の前記筒軸方向における長さよりも長い、
    請求項1に記載のホーニングツール。
  3. 前記ツール本体は、前記スリットの前記一端側に設けられた第2雄螺子部を有し、
    前記第2案内部材は、筒状であり、前記第2雄螺子部に螺合する第2雌螺子部を有するとともに、前記ツール本体の前記他端側の端部が前記研削部に当接している、
    請求項1または2に記載のホーニングツール。
  4. 前記拡張ロッドは、前記研削部を前記中心軸に沿った方向へ案内する案内部を有する、
    請求項1から3のいずれか1項に記載のホーニングツール。
  5. 前記研削部を前記筒軸に近づく方向へ付勢する付勢部材を更に備える、
    請求項1から4のいずれか1項に記載のホーニングツール。
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